CN213870673U - 一体式松动预警智能螺母及智能螺纹紧固件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种一体式松动预警智能螺母，包括具有内螺纹孔的螺母主体以及均设置在螺母主体内部的检测装置和信号传输装置，所述螺母主体的内部可转动地安装有摩擦滚轮，该摩擦滚轮的外缘凸出至内螺纹孔中，并能够与螺母主体相适应的螺栓抵接。本实用新型还公开了一种智能螺纹紧固件，所述螺母主体与螺栓螺纹配合，所述摩擦滚轮的外缘与螺栓的外螺纹抵接。采用以上技术方案的一体式松动预警智能螺母及智能螺纹紧固件，结构新颖，设计巧妙，易于实现，稳定可靠，即使微小的松动也能够被识别到，灵敏度极高，能够应用到精度要求极为严苛的工作场景中。

Description

一体式松动预警智能螺母及智能螺纹紧固件

技术领域

本实用新型涉及螺纹连接部件技术领域，具体涉及一种一体式松动预警智能螺母及智能螺纹紧固件。

背景技术

螺栓与螺母配合构成螺纹连接，螺纹连接属于可拆卸连接，广泛应用于机械、化工、风力发电、铁路桥梁和建筑结构等诸多领域。在使用过程中螺栓所承受的载荷会发生波动，因此，长期使用以后螺母很可能会发生松动。对于部分应用场景，是不能接受螺母发生松动的，即使微小的松动都可能带来严重的影响。

因而，市面上应运而生了一系列智能螺母和智能螺栓，以期望及时发现螺母的微小松动，即刻发出警报，便于人们快速识别，进行检修和维护。

但是，在实际运用中发现，现有的智能螺母和智能螺栓由于结构设计问题，灵敏度较差，难以识别螺母微小的转动，导致并不能应用到具有极高精度要求的使用场景中。

因此，急需设计一种全新的高灵敏度智能螺母和螺纹紧固件，以满足高精度应用场景的使用需求。

实用新型内容

为解决以上的技术问题，本实用新型提供了一种一体式松动预警智能螺母及智能螺纹紧固件。

其技术方案如下：

一种一体式松动预警智能螺母，其要点在于，包括具有内螺纹孔的螺母主体以及均设置在螺母主体内部的检测装置和信号传输装置，所述螺母主体的内部可转动地安装有摩擦滚轮，该摩擦滚轮的外缘凸出至内螺纹孔中，并能够与螺母主体相适应的螺栓的外螺纹相啮合；

当螺母主体相对螺栓转动时，能够带动摩擦滚轮转动，同时检测装置将检测到摩擦滚轮转动的信息通过信号传输模块向外传输。

采用以上结构，螺母主体的转动会带动摩擦滚轮转动，由于摩擦滚轮的转动半径远小于螺母主体的转动半径，螺母主体即使仅仅发生微小的转动，摩擦滚轮也会发生较大幅度的转动，能够准确地被检测装置识别，因此，松动预警智能螺母的松动预警灵敏度极高，能够应用到具有严苛要求的工作场景中。

作为优选：所述检测装置包括转动传感器触发开关和信号处理模块，所述转动传感器触发开关包括开关壳体以及可转动地穿设在开关壳体上的开关转轴，所述开关壳体中具有同轴设置的触发环和旋转指针，所述触发环由交替设置的导通区和非导通区组成，所述导通区和旋转指针均采用导电材质制成，所述非导通区采用绝缘材质制成，所述触发环和旋转指针能够发生相对转动，且其中一个固定安装在开关壳体中；

当旋转指针相对转动至任一非导通区，转动传感器触发开关断开；当旋转指针相对转动至任一导通区，转动传感器触发开关导通，信号处理模块将摩擦滚轮信息通过信号传输模块向外传输。

采用以上结构，通过调整旋转指针在非导通区的初始位置，能够准确地控制转动传感器触发开关的转动导通角度，从而实现精确控制转动传感器的检测精度，精度调节过程通过转动开关转轴即可完成，操作简单，即使普通安装工人也可根据实际需求独立完成。

作为优选：所述触发环、旋转指针、信号处理模块和信号传输模块与电源U、光电耦合开关U1、场效应管Q1和复位开关S1组成传感器控制电路；

触发环的各导通区均与电源U的正极连接，旋转指针依次串电阻R1、电阻R2和复位开关S1后与电源U的负极连接，电阻R1和电阻R2的公共端与场效应管Q1的栅极连接，场效应管Q1的源极串复位开关S1后与电源U的负极连接，电阻R3串光电耦合开关U1的发光器后与信号处理模块和信号传输模块并联在电源U的正极和场效应管Q1的漏极之间，光电耦合开关U1的受光器的两端分别与电源U的正极以及旋转指针和电阻R1的公共端连接。

采用以上电路，转动传感器触发开关发生第一次导通以后，转动传感器触发开关即使再次断开，电源U仍然会持续对信号处理模块和信号传输模块供电，信号处理模块和信号传输模块会持续处于启动状态，不会断电，除非人为断开复位开关S1或电源U电量耗尽，以便于人们准确定位被触发过的转动传感器。

作为优选：所述触发环固定安装在开关壳体中，所述旋转指针上穿设有与其同步转动的开关转轴，该开关转轴向外穿出开关壳体。采用以上结构，设计更加合理，易于相关零部件的布置与装配，同时通过增设开关转轴，更易于使用。

作为优选：所述螺母主体上设置有对位指示标识，所述开关转轴的一端从对位指示标识的中心位置穿出，所述对位指示标识上设置有分别与各导通区一一对应的导通区标识和分别与各非导通区一一对应的非导通区标识。采用以上结构，便于操作工人直观地进行精度调节。

作为优选：所述开关转轴的一端端面上凹陷形成有一字槽，该一字槽的延伸方向与旋转指针的指向一致。采用以上结构，一字槽的指向就是旋转指针的指向，与对位指示标识配合，能够非常直观地调节开关启动精度，同时一字槽的结构也便于转动开关转轴。

作为优选：所述螺母主体包括呈六棱柱结构的六角螺母基体以及自六角螺母基体一端端面沿轴向向外延伸的部件安装套，所述六角螺母基体和部件安装套一体成型，且二者共同构成所述内螺纹孔，所述检测装置和信号传输模块均沿周向安装在部件安装套上。采用以上结构，既便于用工具安装螺母，又便于安装元器件，且一体成型结构强度高。

作为优选：所述部件安装套上外套有可拆卸的螺母盖，该螺母盖呈圆环形，并与部件安装套合围形成安装空间，所述检测装置和信号传输模块均设置在安装空间中。采用以上结构，形成相对封闭的安装空间，对元器件具有很好的保护、防水和防尘效果，同时由于螺母盖与六角螺母基体的结构完全不同，易于辨认，避免工人用工具挤压，进一步对内部元件起到保护作用。

作为优选：所述部件安装套的内壁设置有防松密封圈，该防松密封圈向内凸出于螺母主体的内螺纹孔。采用以上结构，防松密封圈能够与螺栓的外螺纹过盈配合，不仅能够极为有效地防止螺母松动，而且能够大幅提升防水防尘效果。

一种智能螺纹紧固件，其要点在于：包括螺栓以及上述的一体式松动预警智能螺母，所述螺母主体与螺栓螺纹配合，所述摩擦滚轮的外缘与螺栓的外螺纹抵接。

采用以上结构，不仅具有不弱于传统螺纹紧固件的连接紧固效果，而且灵敏度极高，即使微小的松动也能够被识别到，并向外输出预警信号，能够应用到精度要求极为严苛的工作场景中。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

采用以上技术方案的一体式松动预警智能螺母及智能螺纹紧固件，结构新颖，设计巧妙，易于实现，稳定可靠，即使微小的松动也能够被识别到，灵敏度极高，能够应用到精度要求极为严苛的工作场景中。

附图说明

图1为智能螺纹紧固件的结构示意图；

图2为智能螺纹紧固件的内部结构示意图；

图3为一体式松动预警智能螺母的结构示意图；

图4为一体式松动预警智能螺母去除螺母盖的示意图；

图5为不带开关转轴的转动传感器触发开关的结构示意图；

图6为带有开关转轴的转动传感器触发开关的结构示意图；

图7为传感器控制电路的电路图。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本实用新型作进一步说明。

如图2-图4所示，一种一体式松动预警智能螺母，其主要包括具有内螺纹孔2b的螺母主体2，以及均设置在螺母主体2内部的检测装置和信号传输装置，螺母主体2的内部可转动地安装有摩擦滚轮4。该摩擦滚轮4的转动轴线与螺母主体2的中心轴线成一定角度，摩擦滚轮4的外缘凸出至内螺纹孔 2b中，并能够与螺母主体2相适应的螺栓1的外螺纹1a相啮合；当螺母主体2相对螺栓1转动时，能够带动摩擦滚轮4转动，同时检测装置将检测到摩擦滚轮4转动的信息通过信号传输模块9向外传输。

螺母主体2包括呈六棱柱结构的六角螺母基体2d以及自六角螺母基体2d 一端端面沿轴向向外延伸的部件安装套2a，六角螺母基体2d和部件安装套 2a一体成型，且二者共同构成内螺纹孔2b，检测装置和信号传输模块9均沿周向安装在部件安装套2a上。同时，部件安装套2a上外套有可拆卸的螺母盖 2c，螺母盖2c呈圆环形，并与部件安装套2a合围形成安装空间，检测装置和信号传输模块9均设置在安装空间中，形成相对封闭的安装空间，对元器件具有很好的保护、防水和防尘效果，同时由于螺母盖2c与六角螺母基体2d 的结构完全不同，易于辨认，避免工人用工具挤压，进一步对内部元件起到保护作用。

进一步地，部件安装套2a的内壁远离六角螺母基体2d的一端设置有防松密封圈8，防松密封圈8向内凸出于螺母主体2的内螺纹孔2b，防松密封圈8能够与螺栓1的外螺纹1a过盈配合，不仅能够极为有效地防止螺母松动，而且能够大幅提升防水防尘效果。

请参见图2-图7，检测装置包括转动传感器触发开关3和信号处理模块5，转动传感器触发开关3包括开关壳体3a以及可转动地穿设在开关壳体3a上的开关转轴3b(转动传感器触发开关3可以不带开关转轴3b)，开关壳体3a中具有同轴设置的触发环3c和旋转指针3d，触发环3c由交替设置的导通区3c1 和非导通区3c2组成，导通区3c1和旋转指针3d均采用导电材质制成，非导通区3c2采用绝缘材质制成，触发环3c和旋转指针3d中，一个固定安装在开关壳体3a中，另一个固套在开关转轴3b上。本实施例中，触发环3c固定安装在开关壳体3a中，旋转指针3d固套在开关转轴3b上，设计更加合理，易于相关零部件的布置与装配。

其中，旋转指针3d包括一体成型的指针套4a和触头4b，指针套4a固套在开关转轴3b上，触头4b沿指针套4a的径向向外延伸。当旋转指针3d相对转动至任一导通区3c1时，触头4b与该导通区3c1接触，转动传感器触发开关导通；当旋转指针3d相对转动至任一非导通区3c2，触头4b与该非导通区3c2接触，转动传感器触发开关断开。

请参见图7，触发环3c、旋转指针3d、信号处理模块5和信号传输模块 9与电源U、光电耦合开关U1、场效应管Q1和复位开关S1组成传感器控制电路。其中，外侧挡板2a的内壁上设置有用于向传感器控制电路供电的电源 U。电源U、转动传感器触发开关3、信号传输模块9和信号处理模块5沿周向分布在外侧挡板2a的内壁上，本实施例中，外侧挡板2a呈正六边形环形结构，电源U、转动传感器触发开关3、信号传输模块9和信号处理模块5各自分别在正六边形环形结构一个独立侧壁上，不仅安装可靠，而且减少干扰。

具体地说，触发环3c的各导通区3c1均与电源U的正极连接，旋转指针 3d依次串电阻R1、电阻R2和复位开关S1后与电源U的负极连接，电阻R1 和电阻R2的公共端与场效应管Q1的栅极连接，场效应管Q1的源极串复位开关S1后与电源U的负极连接，电阻R3串光电耦合开关U1的发光器后与信号处理模块5和信号传输模块9并联在电源U的正极和场效应管Q1的漏极之间，光电耦合开关U1的受光器的两端分别与电源U的正极以及旋转指针3d和电阻R1的公共端连接。

当螺母主体2发生转动时，会带动摩擦滚轮4转动，因而开关转轴3b会带动旋转指针3d同步转动，旋转指针3d的触头3d1接触到导通区3c1时，电压通过电阻R1到场效应管Q1的栅极，使场效应管Q1导通。场效应管Q1 导通时，光电耦合开关U1中的发光器得电，光电耦合开关U1的受光器导通，传感器控制电路自锁，场效应管Q1一直处于导通状态。即使旋转指针3d的触头3d1接触到非导通区3c2时，也不会断开，实现持续给信号处理模块5 和信号传输模块9供电的效果。直到常闭的复位开关S1断开，系统才停止工作。

螺母主体2上印有螺母身份编码，该身份编码通过信号传输装置传输给接收终端，工程应用时可通过接收终端收到身份编码快速地判定松动螺栓所处位置。

本实施例中，场效应管Q1也可以等同替换为三极管，信号传输模块9优选采用无线传输模块，相对于有线传输，使用起来更加方便，易于装配。

请参见图3、图5和图6，螺母主体2上设置有对位指示标识10，开关转轴3b的一端从对位指示标识10的中心位置穿出，对位指示标识10上设置有分别与各导通区3c1一一对应的导通区标识10a和分别与各非导通区3c2一一对应的非导通区标识10b。并且，开关转轴3b穿过螺母盖2c的一端端面上凹陷形成有一字槽3b1，该一字槽3b1的延伸方向与旋转指针3d的指向一致，一字槽3b1的指向就是触头3d1的指向，与对位指示标识10配合，操作人员能够非常直观地调节开关启动精度，同时一字槽3b1的结构也便于转动开关转轴3b。

一种智能螺纹紧固件，包括螺栓1以及上述的一体式松动预警智能螺母，螺母主体2与螺栓1螺纹配合，摩擦滚轮4的外缘与螺栓1的外螺纹1a抵接，该智能螺纹紧固件不仅具有不弱于传统螺纹紧固件的连接紧固效果，而且灵敏度极高，即使微小的松动也能够被识别到，并向外输出预警信号，能够应用到精度要求极为严苛的工作场景中。

最后需要说明的是，上述描述仅仅为本实用新型的优选实施例，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不违背本实用新型宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种一体式松动预警智能螺母，其特征在于：包括具有内螺纹孔(2b)的螺母主体(2)以及均设置在螺母主体(2)内部的检测装置和信号传输装置，所述螺母主体(2)的内部可转动地安装有摩擦滚轮(4)，该摩擦滚轮(4)的外缘凸出至内螺纹孔(2b)中，并能够与螺母主体(2)相适应的螺栓(1)的外螺纹(1a)相啮合；

当螺母主体(2)相对螺栓(1)转动时，能够带动摩擦滚轮(4)转动，同时检测装置将检测到摩擦滚轮(4)转动的信息通过信号传输模块(9)向外传输。

2.根据权利要求1所述的一体式松动预警智能螺母，其特征在于：所述检测装置包括转动传感器触发开关(3)和信号处理模块(5)，所述转动传感器触发开关(3)包括开关壳体(3a)以及可转动地穿设在开关壳体(3a)上的开关转轴(3b)，所述开关壳体(3a)中具有同轴设置的触发环(3c)和旋转指针(3d)，所述触发环(3c)由交替设置的导通区(3c1)和非导通区(3c2)组成，所述导通区(3c1)和旋转指针(3d)均采用导电材质制成，所述非导通区(3c2)采用绝缘材质制成，所述触发环(3c)和旋转指针(3d)能够发生相对转动，且其中一个固定安装在开关壳体(3a)中；

当旋转指针(3d)相对转动至任一非导通区(3c2)，转动传感器触发开关断开；当旋转指针(3d)相对转动至任一导通区(3c1)，转动传感器触发开关导通，信号处理模块(5)将摩擦滚轮(4)信息通过信号传输模块(9)向外传输。

3.根据权利要求2所述的一体式松动预警智能螺母，其特征在于：所述触发环(3c)、旋转指针(3d)、信号处理模块(5)和信号传输模块(9)与电源U、光电耦合开关U1、场效应管Q1和复位开关S1组成传感器控制电路；

触发环(3c)的各导通区(3c1)均与电源U的正极连接，旋转指针(3d)依次串电阻R1、电阻R2和复位开关S1后与电源U的负极连接，电阻R1和电阻R2的公共端与场效应管Q1的栅极连接，场效应管Q1的源极串复位开关S1后与电源U的负极连接，电阻R3串光电耦合开关U1的发光器后与信号处理模块(5)和信号传输模块(9)并联在电源U的正极和场效应管Q1 的漏极之间，光电耦合开关U1的受光器的两端分别与电源U的正极以及旋转指针(3d)和电阻R1的公共端连接。

4.根据权利要求2所述的一体式松动预警智能螺母，其特征在于：所述触发环(3c)固定安装在开关壳体(3a)中，所述旋转指针(3d)上穿设有与其同步转动的开关转轴(3b)，该开关转轴(3b)向外穿出开关壳体(3a)。

5.根据权利要求4所述的一体式松动预警智能螺母，其特征在于：所述螺母主体(2)上设置有对位指示标识(10)，所述开关转轴(3b)的一端从对位指示标识(10)的中心位置穿出，所述对位指示标识(10)上设置有分别与各导通区(3c1)一一对应的导通区标识(10a)和分别与各非导通区(3c2)一一对应的非导通区标识(10b)。

6.根据权利要求2所述的一体式松动预警智能螺母，其特征在于：所述开关转轴(3b)的一端端面上凹陷形成有一字槽(3b1)，该一字槽(3b1)的延伸方向与旋转指针(3d)的指向一致。

7.根据权利要求1所述的一体式松动预警智能螺母，其特征在于：所述螺母主体(2)包括呈六棱柱结构的六角螺母基体(2d)以及自六角螺母基体(2d)一端端面沿轴向向外延伸的部件安装套(2a)，所述六角螺母基体(2d)和部件安装套(2a)一体成型，且二者共同构成所述内螺纹孔(2b)，所述检测装置和信号传输模块(9)均沿周向安装在部件安装套(2a)上。

8.根据权利要求7所述的一体式松动预警智能螺母，其特征在于：所述部件安装套(2a)上外套有可拆卸的螺母盖(2c)，该螺母盖(2c)呈圆环形，并与部件安装套(2a)合围形成安装空间，所述检测装置和信号传输模块(9)均设置在安装空间中。

9.根据权利要求8所述的一体式松动预警智能螺母，其特征在于：所述部件安装套(2a)的内壁设置有防松密封圈(8)，该防松密封圈(8)向内凸出于螺母主体(2)的内螺纹孔(2b)。

10.一种智能螺纹紧固件，其特征在于：包括螺栓(1)以及权利要求1-9中任一项所述的一体式松动预警智能螺母，所述螺母主体(2)与螺栓(1)螺纹配合，所述摩擦滚轮(4)的外缘与螺栓(1)的外螺纹(1a)抵接。

Images